制药分离工程期末复习

第二章固液萃取（浸取）

1.浸取过程（6个）

湿润、渗透、解吸、溶解、扩散、置换

2.总传质系数HP12

1

D内D白D内

式中，L为颗粒尺寸；S为边界层厚度，其值与溶解过程液体流速有关；h为药材颗粒内

边界层厚度。D内为内扩散系数，表示药材颗粒内部有效成分的传递速率.；D自为自由扩散

系数，在药物细胞内有效成分的传递速率；Dw为对流犷散系数，在流动的萃取剂中有效

成分的传递速率。

3.浸取溶剂选择应考虑以下原则：

①对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量

②与溶质之间有足够大的沸点差，以便于容易采取蒸播等方法回收利用

③溶质在溶剂中的扩散系数大和黏度小

④价廉易得，无毒，腐独性小等

4.浸取辅助剂P13

一般常用酸（如盐酸、流酸、冰醋酸、酒石酸）、碱（如氨水、碳酸钠、氢氧化钙、碳酸

钙和石灰）来调节pH值。利用表面活性剂可提高浸取溶剂的效果。

5.浸取过程的影响因素（7个）

①药材的粒度⑥溶剂的pH值

②浸取的温度⑦浸取的压力

③溶剂的用量及提取次数

④浸取的时间

⑤浓度差

6.浸取过程的计算

浸出量

式中，a为里出区所放出的放剩余在药材中的溶剂量之比,（a>l）

由此进行n级浸取时，第n次浸取后，剩余在药材中的浸出物质量为:

g”=(l+a”

例题：P15例2-1、P16例2-2

.第一级擀清赛最与/器之比为R3”

【例2-1】宣布

1.其他各级溶剂新加入盘与药材*之比礼”」求浸取一次和浸取五次3妁材中所轲余

的可浸出物质的量为多少？设药材史酗丹温遗基等于其本身的也敬，二』

解药材中所含浸出物质总量G=25kg,药材中所剥留的溶剂M/=100kg.浸取

次后所放出的溶剂量G'"500-10）=400kg

由此fl7loo

第一次浸取后药材中所剩余的可浸出物质g1为1

8产中25=5skg

第二次浸取后药材中所粗余的町段出物质应为：

心一瑞父】媪画芸=1口

同现.浸取五次后药材中所剩余的可浸出的物质疑/为：$*02稣f•龙.

25:里疑诩.

%=TH芹008kg＞、

由此得，浸取五次后可浸取物质豹发出分率为，

在割磔X100%=99.98%

iE，「.acorn,

■产材含20%无效成分、含30%的有效成分,

髓器重嘉墨霖置收■为药材自身”的。浸出游剂用量为为材自少

求25kg药材单次浸取所得

解设药材中所吸收溶剂断为1.则总溶剂帧为M=2O/4»5,则双山率为,

E=^^X100%=^1x100%-80%

25kg药材中无效成分的浸出量为，25X0.2X0.8-4k«

有效成分的浸出率为।25X0.3X0.8=6k«

若药渣经压件处理阳、药材中所含溶剂场由।倍降为2倍,则总溶剂制为20/2-10.

其浸出率可提高为；

E=¥/XIOO%=9O%

由此可见，墟少药液中溶剂的含质可提高浸出率.

7.单级回流浸出工艺P21图2-5

单级回流浸出又称索氏提取，主要用于酒提或有机溶剂（如醋酸乙酯、氯,仿浸出或石

油醴脱脂）浸提药材及•些药材脱脂。由于溶剂的回流，使溶剂与药材细胞组织内的有效成

分之间始终保持很大的浓度差，加快了提取速度和提高了萃取率，而且最后生产出的提取液

已是浓缩液，使提取与浓缩紧密的结合在一起。

了

不上

水水

/翱丽限

图2-5索氏提取法工艺流程东意图

A料提用hB缓冲坂；C

1＞冷凝器，K不小寨；¥凝液受

m.G»«w.i.2

8.罐组式逆流提取法工艺流程P22图2-6

经粗碎或切片或压片之药材，加入酒提罐A中。乙醇由I1计量罐计量后，经阀1加入

酒提罐心中。然后开启阀2进行循环提取2h左右。提取液经循环泵J和阀3打入计量罐

In再由h将A1的提取液经阀4加入酒提罐A2中，进行循环提取2h左右（即母液第1次套

用）。Az的提取液经泵C2、阀6、罐*阀7加入酒提罐A3中进行循环提取（即母液经第2

次套用），如此类推，使提取液与各酒提罐之药材相对逆流而进，每次新鲜乙醇经4次提取

（即母液第3次套用）后即可排出系统，同样每罐药材经3次不同浓度的提取外液和最后1

次新鲜乙醇提取后再排除系统。

9.间歇式浸取器（以多能式捉取罐较为典型）P23图2-7

除提取罐外，还有泡沫捕集器、热交换器、冷却器、油水分离器、气液分离器、管道

过滤器等附件，具有多种用途，可供药材的水提取、醒提取或提取挥发油、回收药渣中的溶

剂等。药材由加料口加入，进出液经夹层可以通入蒸汽加热，亦可通水冷却。

10.浸取强化技术：超声波协助浸取、微波协助浸取

11.超声波协助浸取

（1）原理：

①超声波热学机理

②超声波机械机制

③超声波空化作用

（2）频率：高于20kHz

12.微波协助浸取的影响因素

①萃取剂的选择

②pH值的影响

③物料中水含量的影响

④微波剂量的影响

⑤萃取时间的影响

⑥基体物质的影响

第三章液液萃取

1.萃取剂的选择原则：

①萃取剂的选择性与选择性系数

②萃取剂与原溶剂的互溶度

③萃取剂的物理性质

④萃取剂的化学性质

⑤萃取剂的回收

⑥萃取剂还应经济型好，廉价易得；对设备腐蚀性小和安全性好

2.带溶剂P35

带溶剂是指这样一种物质，它们能和产物形成复合物，使产物更易溶于有机溶剂相中，

该复合物在一定条件下又很容易分解。

3.乳化P36

乳化的结果可能形成两种形式的乳状液。一种是水包油型（0/W）,另一种是油包水型

（W/0）o

4.破乳：削弱和破坏乳状液的稳定性

其原理主要是破坏它的模和双电层，按其方法分为以下几种。

①顶替法

②变型法

③反应法

④物理法

5.在萃取设备中为了强化传质过程，多采用外部输入能量，如搅拌、脉冲、振动和离心力等

方法。（填）

6.微分接触式萃取设备

（1）填料萃取塔

（2）脉冲筛板塔

（3）往复振动筛板塔

（4）转盘萃取塔（RDC）

（5）离心萃取塔

7.液泛和返港是萃取塔内的两种不正常操作

（1）液泛：分散相和连续相在萃取塔内做逆向流动时，两相之间的流动阻力随两相流速的

增加而增加，当流速增加到一定程度时，两流体相互之间会产生严重夹带而发生液泛。

液泛是萃取操作负荷的最大极限。

（2）返混：若塔内有一部分液体的流动滞后于主体流动，或者向相反方向运动，或者产生

不规则的旋涡流动，这些现象总称为返混，又称轴向混合。

第四章超临界流体萃取

1.超临界流体的四个主要特性：

①超临界流体的密度接近于液体

②超临界流体的扩散系数介于气态与液态之间，其黏度接近气体

③当流体状态接近临界区时，蒸发热会急剧下降，至临界点处则气-液相界面消失，蒸发焰

为零，比热容也变为无限大。（相变热=0）

④流体在其临界点附近的压力或温度的微小变化都会导致流体密度相当大的变化，从而使

溶质在流体中的溶解度也产生相当大的变化。

2.超临界萃取工艺流程P56图4-3

首先使溶剂通过升压装置1（如泵或压缩机）达到超临界状态；而后超临界流体进入萃

取器3与里面的原料（固体或液体混合物）接触进行超临界萃取；溶解于超临界流体中的萃

取物随流体离开萃取器后再通过降压阀4进行节流膨胀以便降低超临界流体的密度，从而使

萃取物与溶剂能在分离器5内得到分禽•。然后再使溶剂通过泵或压缩机加压到超临界状态并

重复:上述萃取•分离步骤，流体循环直到达到预定的萃取率。

3.超临界萃取工艺的特点：

①超临界萃取兼具精储和液•液萃取的特点

②操作参数易于控制

③溶剂可循环使用

④特别适合于分离热敏性物质，且能实现无溶剂残留

（目前最常用的萃取剂的临界温度接近于室温）

CO2

4.超临界萃取工艺依分离条件不同，分为降压法、变温法和恒温恒压吸附法三种基本类型。

5.使用夹带剂的超临界COZ萃取

（1）为提高单一组分的超临界溶剂对溶质的萃取能力，依待萃溶质的不同，适量加入适当

的非极性或极性溶剂作共同试剂，即夹带剂。

（2）夹带剂的作用：

①可大大增加被分离组分在超临界流体中的溶解度

②在加入与溶质起特定作用的适宜夹带剂时，可使该溶质的选择性（或分离因子）大大

提高

6.超临界萃取天然产品的传质过程（四步）

①超临界流体扩散进入天然基体的微孔结构

②被萃取成分在天然基体内与超临界流体发生溶剂化作用

③溶解在超临界流体中的溶质随超临界流体经多孔的基体扩散至流动着的超临界流体主:体

④萃取物与超临界流体主体在流体萃取区进行质量传递

7.超临界萃取工艺的设计

（1）超临界萃取工艺流程按其输送设备类型可分为使月压缩机和使用高压泵两种形式,使

用压缩机的优点在于经分离回收后的萃取剂不需冷凝成液体就可循环利用，但必须配置中

间冷却系统以降低压缩过程所产生的大的温升。使用高压泵要求超临界流体在进泵前必须

冷凝为液体以避免“气蚀”现象发生。目前大型设备多使用高压泵。

（2）用于萃取固体物料的超临界萃取中试规模的工艺流程简图P67

其中包括CO2加玉系统、CO?循环系统、夹带剂系统、两个萃取器和一个分离器

（3）超临界CO?萃取咖啡因的典型流程P67

含水分的生咖啡豆通过线路加到咖啡萃取塔2中，用SC-C02进行脱厕啡因。带有

咖啡因超临界C02流体从萃取塔上部离开，进入水喷淋塔3的底部，并将水从塔的上部喷

淋而下吸收咖啡因；从咳塔底部流出富含咖啡因的水进入反渗透装置4,浓缩后的水溶液

从反渗透装置4中排出。从反渗透装置分离出的水与新鲜补充水合并，重新回到水喷淋塔

的上部。从水喷淋塔的顶部排出的C02咖啡因很少，与C02气源1出来的C02合并通过管

线循环进入咖啡萃取塔，在此流程中，固体物料间歇地进入萃取塔，与连续的气体流相接

触。在水喷淋塔内液体和超临界流体逆流连续接触。所谓半连续过程，指的是咖啡豆间歇

的加到萃取塔中去，但是在加料过程中循环CO2并不断流，加料在有压力负载的条件下进

行，脱咖啡因过程也是在连续不断的条件下得以实现.

第五章反胶团萃取与双水相萃取

1.反胶团萃取：利用表面活性剂在有机相中形成的反胶团，从而在有机相内形成分散的亲水

微环境，使生物分子在有机相内存在于反胶团的亲水微环境中，消除生物分子。

超临界C02萃取：非极性药物萃取

2.胶团和反胶团的形成：

股团或反胶团的形成均是表面活性剂分子自然聚集的结果，是热力学稳定体系。

将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶团浓度时，表面活性剂就会在水溶液中聚

集在一起形成聚集体，称为胶团。水溶液中胶团的表面活性剂极性基团向外与水相接触，

而非极性基团在内，形成一个非极性的核心，此核心可以溶解非极性物质。若向有机溶剂

中加入表面活性剂，当其浓度超过临界基团浓度时，便会在有机溶剂中也形成聚集体，称

为反胶团。在反胶团中，表面活性剂的非极性基团在外与有机溶剂接触，而极性基团则排

列在内形成一个极性核，此极性核具有溶解极性物质的能力，极性核溶解水后，就形成“水

池”。由于周围水层和极性基团的保护，保持了蛋白质的天然构型，不会造成失活。

3.反胶团萃取蛋白质的过程

蛋白质进入反胶团溶液是一种协同过程，即在宏观两相（有机相和水相）界面间的表面

活性剂层，同邻近的蛋白质发生静电作用而变形，接着在两相界面形成了包含有蛋白质的

反胶团，此反胶团扩散进入有机相中，从而实现了蛋白质的萃取。

4.影响反胶团萃取蛋白质的主要因素：

①水相pH值的影响

②离子的种类和强度的影响

③表面活性剂的种类和浓度的影响

④溶剂体系的影响

5.双水相萃取：利用溶质在两个互不相溶的水相中的溶解度不同而达到分离的萃取技术。

6.双水相的形成机理P79-80

双水相体系是指某些有机物之间或有机物与无机盐之间，在水中以适当的浓度溶解后形

成互不相溶的两相或多相水相体系。

7.影响双水相萃取的因素

①高聚物的分子量

②高聚物浓度

③盐类

④pH值

⑤温度

第六章非均相分离

1.常用的助滤剂有硅藻土、珍珠岩、石棉、活性炭、纸粕

2.过滤设备：

①真空吸滤器⑥袋式过滤器

②转筒真空过滤机⑦空气过滤器

③板框压滤机⑧单元式空气过滤器

④叶片压滤机⑨微孔滤膜过滤器

⑤管式过滤器

3.例6-31SS-600离心机转鼓的内径为600m,转速为16C0r/min.试计算其分离因数。P106

解：已知代入式得

R=D/2=600/2=0.3mzn=1600r/min(6-16)

3=0.3X(1600)7900=853

第七章精储技术

1.间接精窗有两种基本操作方式：精微式（常用方法）和提储式

2.常压间歇精储工艺流程（会画图会解释）P115

如图7-2所示是某制药厂溶剂回收车间用于分离甲醉-乙醇-丙醇的常压间歇精微装置工

艺流程图。塔釜内含U形列管换热器（再沸器），由蒸汽加热，加热蒸汽流最由进汽周门调

节，使塔项和塔底的压差稳定于设定值。塔顶冷凝器和捕集器均为固定管板式列管换热

器，壳程走物料，管程走冷却水。捕集器（第二级冷凝器）的作用是将冷凝器未冷凝完全

所剩余的物料蒸气冷凝成液体，以避免物料从放空口挥发损失。产品采出速宰根据塔顶气

相温度由阀门或回流分配器调节。不同组分的产品靠切换阀门收人相应的接收罐中。

3.真空间歇精储工艺流程（会画图会解释）P115

如图7-3所示是常用的真空间歇精福装置的工艺流程图。它与常压装置不同的是增加有

真空泵和真空缓冲罐。捕集器的放空口为塔的抽真空口，直接与真空缓冲罐连通。产品

罐和中间馆分罐也与真空级冲罐连通，使各罐也被抽成真空状态，从而使塔顶饰出液能够

流人罐内。

4.过程的操作P115

图7-4（a）、（b）、（c）所示为三组分混合物间歇精储分岗过程中，塔顶浓度&和釜液浓

度xw以及塔顶和塔釜温度随时间的变化曲线。

图7-4（a）和（b）塔顶组成&和釜液Xw随时间的变化曲线。从时间O~tAi是全回流操作，

低沸点组分A的浓度迅速上升，组分B和高沸点组分C的浓度则迅速下降。在时刻ta，由

于组分A的浓度达到产品采出要求，此时按一定回流比开始采出产品A。时间tA「tA2为产

品A的偷出阶段，这期问，塔顶采出低沸点组分A产品，釜液中组分A的浓度逐渐降低，

而组分B和高沸点组分C的浓度则逐渐增加。当组分A被蒸出后，组分B变成为易挥发组

分，为第二阶段的塔顶储出物。这期间塔釜内组分B逐渐下降，同时组分（:浓度继续升高。

组分B被蒸出后，再蒸出组分C。这样三种组分按顺序分别收集入不同的接受罐内。在相邻

两纯组分储出液之间存在的过渡区，称为过渡储分段（tA2~tB］和tB2~tci）,该阶段的微出物

为过渡微分（纯度不合格产品），需要在处理下一批进料时返回塔釜重蒸。间歇精微的过渡

福分量越少和采出过渡储分段所占用的时间越短越好•，但这两者均与精锅塔的理论塔板数、

塔内存液量、产品纯度要求以及回流比有关。

图7-4（c）是塔顶和塔釜温度随时间的变化曲线。从图中可见，塔釜温度Tw始终持续升

高。塔顶温度变化则比较复杂，在0rAi的全回流操作阶段，随着塔顶低沸点组分A浓度的

升高，塔顶温度%不断降低。在A、B两个产品的采出阶段，塔顶温度丘保持不变，曲线

呈平台形状。两个过渡储分采出阶段（tA2~tBl和塔顶温度Tc均持续上升。

5.回流比对中间馈分的影响

对于总理论塔板数已定的间歇精福塔，回流比越高，过渡储分量越小，分离效果越好。

因此，在间歇精镭操作中，通常采用比较大的回流比采出过渡馈分。

6.特殊间歇精镭过程：

间歇共沸精储和间歇萃取精储

7.间歇精储的基本计算一般包括：产品量、产品浓度、操作时间以及产品收率的计算

8.水蒸气蒸伟的原理：基于不互溶液体的独立蒸气压原理

9.水蒸气蒸馄有两种基本的形式：过热水蒸气蒸镭、饱和水蒸气蒸储

10.分子蒸储的概念：分子水蒸气也称短程蒸储，是一种在高真空度条件下进行非平衡分离

操作的连续蒸储过程，

11.分子蒸储过程：

①分子从液相主体到蒸发表面

②分子在液层表面上的自由蒸发

③分子从蒸发表面向冷凝面飞射

④分子在冷凝面上冷凝

第八章膜分离

1.膜分离

利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组

分透过膜的迁移率不问而实现分离的一种技术。

2.浓差极化一一凝胶层

当溶剂透过膜，而溶质留在膜上时，膜面上溶质浓度增高，这种膜面上溶质浓度高于主体

中溶质浓度的现象称为浓差极化。浓差极化可造成膜的通最大大降低，对■膜分离过程产生不

良影响，因此，实际操作过程尽量减小膜面上溶质的浓差极化作用。为减少浓差极化，通常

采用如前所述的错流过滤，

超滤过程中浓差极化是非常严重的，因为该过程通过膜的通量高，大分子的扩散系数又很

低，且一般截留率很高。这说明，膜表面的溶质浓度可能达到很高值，对一些大分子溶质则

可能达到一种最大浓度，即凝胶浓度Cg。凝胶浓度取决于溶质的大小、形状、化学结构及溶

剂比程度，但与主体浓度无关。浓差极化和凝胶形成这两种现象如图8-7所示。

3.影响超滤速度的因素：

①压力的影响

②进料浓度的影响

③温度的影响

④流速的影响

4.物理清洗与化学清洗

物理清洗是借助于液体流动所产生的机械力将膜面上的污染物冲刷掉。一般是每运行一个短

的周期（如运转2h）后，关闭超滤液出口，这时空中纤维膜内、外压力相等，压差的消失使得

依附于膜面上的凝胶层变得松散，这时由于流液的冲刷作用，使胶层脱落，达到清洗的目的。

常用的化学清洗剂有:酸、破、酶（蛋白酶）、整合剂、表面活性剂、过氧化氢、次氯酸盐、磷

酸盐、聚磷酸盐等。

第九章吸附

1.吸附的概念：

吸附是指在一定的操作条件下，流体与固体多孔物质接触时，流体中曲一种或多种组

分传递到多孔物质外表面和微孔内表面并附着在这些表面上的过程。

2.常用吸附剂:

①活性炭④聚合物吸附剂

②硅胶⑤沸石

③氧化铝

3.固定床循环操作

固定床吸附循环操作是目前应用最为广泛的一种吸附分离操作方式。固定床吸附操作的

主要设备是装有颗粒状吸附剂的塔式设备。在吸附阶段，被处理的物料不断地流过吸附剂床

层，被吸附的组分留在床层中，其余组分从塔中流出。当床层的吸附剂达到饱和时，吸附过

程停止，进行解吸操作，用升温、减压或置换等方法将被吸附的组分脱附下来，使吸附剂床

层完全再生，然后再进行下一循环的吸附操作。为了持续工艺过程的连续性，可以设置两个

以上的吸附塔，至少有一个塔处于吸附阶段。固定床吸附的特点是设备简单，吸附操作和床

层再生方便，吸附剂寿命较长。

在固定床吸附过程的初期，流出液中没有溶质。随着时间的推移，床层逐渐饱和。靠近

进料端的床层首先达到饱和，而靠近出料端的床层最后达到饱和。图9-3是固定床层出口浓

度随时间的变化曲线。若流出液中出现溶质所需的时间为tb，则tb称为穿透时间。从为开

始，流出液中溶质的浓度瘠持续升高，直.至达到与进料浓度相等的e点，这段曲线称为穿透

曲线，e点称为干点。穿透曲线的预测是固定床吸附过程设计与操作的基础。

恒温固定床低浓度单组分溶液的穿透曲线可用如下II勺物料恒算方程描述：

涉警+一

解此偏微分方程除了需要进料浓度、流速、孔隙率等初始条件和边界条件之外，还需要

根据具体的吸附剂种类以及特性机理，代入相关的相平衡方程、传质速率方程、热量恒算方

程进行求解。

第十章离子交换

1.离子交换过程i般包括:将原料液进行预处理，使得流动相易于被吸附剂吸附；使原料液

和离子交换剂充分接触，以便离子交换过程的进行；淋洗离子交换剂，以去除杂质；把离

子交换剂上的有用物质解吸并洗脱下来；离子交换剂进行再生。

2.离子交换剂类型：

①无机离子交换剂

②合成无机离子交换剂

③离子交换树脂

3.离子交换树脂的类型：

①强酸性阳离子树脂⑤强合数值

②弱酸性阳离子树脂⑥两性树脂

③强碱性阴离子交换树脂⑦蛇笼树脂

④弱碱性阴离子交换树脂⑧氧化还原树脂

4.离子交换树脂的性能指标:

①外观⑤交换容量

②密度⑥滴定曲线

③膨胀度⑦稳定性

④交联度⑧机械强度

第十二章结晶过程

1.结晶：是固体物质以结晶状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程。

2.结晶过程及其在制药中的重要性P208

过程：溶质从溶液（或熔液）中结晶出来，要经历两个步骤:首先要产生被称为晶核的微

小晶粒作为结晶的核心，这个过程称为成核;然后晶核长大，成为宏观的晶体，这个过程

称为晶体生长。

重要性：结晶绝不是一种简单的分离或提纯手段，而是制敢具有医药活性及特定固体状

态药物的•个不可缺少的关键手段。医药对于晶型和同体形态的严格要求，赋予了医药结

晶过程不同于一般工业结晶过程的特点，它对于结晶工艺过程及结晶器的构型提出了异常

严格的要求.

3.溶液的过饱和与超溶解度曲线

图中AB线为具